01 Papīrs Ievads
Niķeļa-bāzes augstas-temperatūras sakausējumi, kā materiāli, ko izmanto ekstremālās vidēs, uzrāda sarežģītas ne-vienmērīgas deformācijas augstās temperatūrās mikrostruktūru neviendabīguma dēļ saplūšanas zonā (FZ), siltuma-ietekmētajā zonā (HAZ) un pamatmateriālā (BM), kas ietekmē lāzera gredzena slodzes jaudu}{{4. un komponentu kalpošanas laiks. Tradicionālās testēšanas metodes nespēj precīzi izmērīt mehāniskās īpašības, un tās nevar precīzi paredzēt augstas temperatūras deformācijas. Lai risinātu šo problēmu, šajā pētījumā ir izmantota daudzu mērogu sadarbības raksturošanas un modelēšanas pieeja, koncentrējoties uz mikrozonu īpašību neviendabīgumu lāzera metinātajos savienojumos. Integrējot nanoindentācijas, galīgo elementu (FE) simulācijas un digitālās attēla korelācijas (DIC) testēšanas metodes, tika izveidota metode nevienmērīgas termiskās deformācijas prognozēšanai temperatūras diapazonā no 20 līdz 800 grādiem.
02 Pilns teksta pārskats
Šajā pētījumā kā eksperimentālais materiāls tiek izmantots supersakausējums uz niķeļa{1} GH3536 bāzes, lai raksturotu un modelētu lāzera -metināto savienojumu neviendabīgo termisko deformāciju. Integrējot nanoindentācijas, FE simulācijas un DIC testēšanas metodes, apvienojumā ar cietības modeli (Ludvika modeli) un bezdimensiju parametru identifikācijas metodi, tā pēta FZ, HAZ un BM mikro-mehāniskās īpašības un deformācijas modeļus 20-800 grādu temperatūras diapazonā. Eksperimentu rezultāti parāda, ka šī daudz{8}mēroga metode var precīzi iegūt katra mikroreģiona mehāniskos parametrus ar maksimālo tecēšanas robežas kļūdu tikai 9,8% salīdzinājumā ar DIC testēšanas rezultātiem; 800 grādu leņķī 3,0 mm plata FZ stiepes parauga nevienmērīgā deformācijas novirze sasniedz 67%. Piemērojot šo modeli plākšņu sadursmes un T-locītavu lieces testos, tika pārbaudīta vietējo īpašību ietekme uz veiktspēju augstā temperatūrā, izskaidrojot raksturīgo korelāciju starp mikro-reģiona struktūras neviendabīgumu un deformācijas uzvedību. Šajā pētījumā ir izskaidroti neviendabīgās deformācijas galvenie mehānismi augstas temperatūras sakausējumu metinātos savienojumos, apskatīta problēma par nevienmērīgu deformāciju, ko tradicionālām metodēm ir grūti atrisināt, un tam ir nozīmīga teorētiskā un inženiertehniskā vērtība metināšanas procesa optimizēšanai kosmosā un ar to saistītās jomās.
03. attēls
visually analyses the load-depth (P-h) curves of nanoindentation for BM, HAZ, and FZ of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints from 20℃ to 800℃, revealing that the micro-mechanical properties of the laser-welded GH3536 alloy joints exhibit a gradient distribution of BM>HAZ>FZ un ka temperatūras paaugstināšanās pasliktina šo neviendabīgumu. 500 grādu leņķī līknē ir redzamas robainas svārstības, kas atbilst Portevin-Le Šateljē efektam (PLC) — plastiskas nestabilitātes parādībai, ko izraisa dinamiska deformācija augstas temperatūras sakausējumu, kuru pamatā ir niķelis, -plastiskās deformācijas laikā).
1. attēls. P-h līknes iespiedumu testiem dažādos reģionos dažādās temperatūrās: (a) 20 grādi ; b) 300 grādi; c) 500 grādi; d) 800 grādi
2. attēlā parādīts lāzer-metināto GH3536 augstas temperatūras-sakausējuma savienojumu DIC stiepes tests 20 grādu leņķī, norādot, ka FZ ir vājākās mehāniskās īpašības ar deformāciju 0,544 350 s, kam seko HAZ, savukārt BM deformē vismazāk. mikroreģiona veiktspējas neviendabīgums. DIC testa līkne sakrīt ar ekstenzometra līkni, apstiprinot DIC tehnikas precizitāti un uzticamību metināto savienojumu lokālās deformācijas raksturošanā.
Figure 3 shows the uniaxial tensile simulation of localised properties in different regions of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints, indicating that the strain distribution consistently follows FZ>HAZ>BM visās temperatūrās un temperatūras paaugstināšanās saasina šo nevienmērīgo deformāciju; FE simulācijas līknes cieši sakrīt ar eksperimentālajām līknēm ar maksimālo tecēšanas robežas kļūdu tikai 9,8%, apstiprinot nanoindentācijas inversijas un modificētā Ludvika modeļa precizitāti un sniedzot uzticamu atbalstu augstas -temperatūras pakalpojumu veiktspējas prognozēšanai un metināšanas procesu optimizēšanai.
4. attēlā parādītas līdzvērtīgas plastmasas deformācijas kontūru kartes 20 grādos lāzer-metinātiem GH3536 augstas-temperatūras sakausējuma savienojumiem ar dažādu FZ platumu. Rezultāti liecina, ka FZ vienmēr ir koncentrētas deformācijas reģions visās temperatūrās. Ja FZ platums ir 3,0 mm, nevienmērīga deformācija ir nozīmīga ar 68% novirzi no vienmērīgas deformācijas 800 grādos, un šī novirze palielinās līdz ar temperatūru. FZ platuma ietekme uz deformācijas vienmērīgumu parāda nelineāru tendenci vispirms palielināties un pēc tam samazināties. Pie 1,5 mm deformācijas nevienmērība{14}}ir vājāka spēcīgo pamatmateriāla ierobežojumu dēļ, savukārt pie 4,5 mm un 6,0 mm tā ir vājāka sprieguma pārdales dēļ. Ir skaidrs, ka 3,0 mm ir kritisks platums, no kura jāizvairās, nodrošinot galvenos norādījumus metināšanas procesa parametru optimizēšanai.
